分布式光伏电站支架结构及荷载计算书

分布式光伏电站支架结构及荷载计算书2019年12月目录一、工程概况 3二、工程设计依据 32.1、光伏结构设计参数 32.2、光伏系统结构设计依据 32.3、光伏系统结构设计引用规范 3三、荷载相关计算 43.1、场地类别划分 43.2、风荷载核算 43.3、永久荷载计算 53.4、雪荷载计算 5四、结构计算 64.1、钢架计算 74.1.1、基本信息 74.2、有限元分析 94.2.1、檩条校核（使用有限元分析软件为：sap2000v15） 94.2.2、槽钢梁（使用有限元分析软件为：sap2000v15） 114.3、槽钢两端拔力和剪力分析 124.4、光伏电站自重以及屋顶承载能力分析： 13一、工程概况工程名称：延庆分布式光伏项目光伏系统设计计算高度10m。二、工程设计依据2.1、光伏结构设计参数工程所在地延庆设计施工年限25年结构安全等级三级基本风压25年0.38kN/平米基本雪压25年0.33kN/平米2.2、光伏系统结构设计依据a) 光伏系统工程招标文件。b) 设计院提供的施工图文件。c) 其他有关本次招标工作的说明文件及相关规范等。2.3、光伏系统结构设计引用规范《建筑结构荷载规范》GB50009-2012《钢结构设计规范》GB50017-2017《建筑地基基础设计规范》GB50007－2011《光伏发电站设计规范》GB50797-2012《冷弯薄壁型钢结构设计规范》GB50018-2002《光伏支架结构设计规程》NB/T10115-2018三、荷载相关计算3.1、场地类别划分根据地而粗糙度场地可划分为以下类别：A类：近海面，海岛，海岸，湖岸及沙漠区域；B类：指田野，乡村，丛林，丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；C类：指有密集建筑群的城市市区．D类：指有密集建筑群且房屋较高的城市市区，本工程属千B类。3.2、风荷载核算根据<<建筑结构荷载规范GB50009－2012>>省份和城市(ProvinceandCity):北京市基本风压(Basicwindpressure):根据《光伏电站设计规范》GB50797-2012中6.8.7条规定：风荷载、雪荷载应按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009中25年一遇的荷载数值取值。25年一遇风荷载取值为：Wo=0.38KPa离地高度(Heighttoground):Hmax=10m地面粗糙度类别(Groundtype):B正风压：(高度处的风振系数)：结构高宽比小于1.5，所以本工程高度处的风振系数为1；（GB50009-2012，8.4.1）μz=1.0（GB50009-2012，表8.2.1）结构体形类别(Shapetype):斜坡面(Slope),正风压风荷载体形系数可按照GB50797取值为：1.3；负风压风荷载体型系数取值由于本项目光伏支架附着于屋面，体形系数可按照光伏支架结构设计规程(NB/T10115-2018)中的条款屋面坡度接近20度，因此体形系数μs2取值为：-1.0Wk=βgz×μz×μs×Wo=1×1×1.3×0.38=0.494kPa负风压为Wk1==1×1×（-1）×0.38=0.38kPakPa3.3、永久荷载计算太阳能电池板自重每块电池板自重：q1=0.19kN／块每块电池板而积：Q1=1.65*0.99=1.63㎡每平米均布荷载（含连接件）：Q1=0.117kN/㎡配重块自重：Q3=1*0.34*0.06*2500=51kg单片瓦自重：2.5kg(经现场测量数据)压在槽钢上瓦片按照槽钢10m长度折算瓦片数量为30片30片瓦片自重Q4=2.5*30*9.8=0.735kN3.4、雪荷载计算根据《建筑结构荷载规范GB50009－2012》公式(6.1.1)，25年一遇荷载取值为：Wo=0.38KPa雪荷载标准值：SK＝μrS0=0.33*1=0.33KpaSK——雪荷载标准值(kN/m2)；μr——屋面积雪分布系数；本项目倾角21度，按照规范取值1S0——基本雪压(kN/m2)，4.5荷载组合值恒载(DL)+风荷载(WL)+雪荷载(SL)荷载组合：标准值：Sk=DL+Wk+SL设计值：S1=1.2×DL+1.4×0.6Wk+1.4×SLS2=1.2×DL+1.4×Wk+1.40×0.7×SL四、结构计算本项目将采用同一系统，选取受力最不利的形式电池规格1650x992x35mm，单个标准阵列组件数量=20x3=60块坡屋顶倾角21度。参考图纸：4.1、钢架计算4.1.1、基本信息檩条：C41x41x2.0mm槽钢：14#a4.2、有限元分析单根檩条正风压:Wind1=0.494x1.65/2=0.41kN/m,单根檩条负风压:Wind2=-0.38x1.65/2=-0.32kN/m,单根檩条受组件自重荷载:Dead=0.117x1.65/2=0.1kN/m单根领条受组件雪荷载:Snow=0.33x1.65/2=0.27kN/m单根槽钢受瓦片均布荷载D1=0.735/10=0.0735kN/m正风压条件下：标准值：Sk1=DL+Wk+SL=0.1+0.41+0.27=0.78kN/m设计值：S1=1.2×DL+1.4×0.6Wk+1.4×SL=1.2x0.1+1.4x0.6x0.41+1.4x0.27=0.84kN/mS2=1.2×DL+1.4×Wk+1.40×0.7×SL=1.2x0.1+1.4x0.41+1.4x0.7x0.27=0.96kN/m反向风吸条件下：标准值：Sk2=DL+Wind2=-0.22kN/m4.2.1、檩条校核（使用有限元分析软件为：sap2000v15）1).标准值作用下的变形:Dmax=526.8-(522.396+520.599)/2=5.3mm＜[D]=2000/250=8mm结论：檩条在荷载标准值作用下的挠度符合设计要求2).设计值作用下的强度校核:垂直檩条平面σs=Ms/(γ×Wx-x)=513.86/(1.05×3480)=140.63Mpa平行檩条平面弯矩很小可忽略不计σmax=σs=140.63Mpa＜fa=215Mpa结论：檩条在荷载设计值作用下的强度符合设计要求4.2.2、槽钢梁（使用有限元分析软件为：sap2000v15）根据实际情况槽钢梁紧贴于屋面，因此正向荷载对其作用可不做校核，仅需考虑负风压对槽钢变形的影响Dmax=24.34MM＜[D]=10000/250=40mm结论：槽钢在荷载标准值作用下的挠度符合设计要求2).负风压设计值作用下的强度校核:σs=Ms/(γ×Wx-x)=2348.02/(1.05×13000)=172.02Mpa平行槽钢平面弯矩很小可忽略不计σmax=σs=172.02Mpa＜fa=215Mpa结论：槽钢在荷载标准值作用下的强度符合设计要求4.3、槽钢两端拔力和剪力分析端部剪力Vmax=3.53kN,拔力Fmax=0.848kN根据下表，4颗M12膨胀螺栓所提供的抗拉设计值和抗剪设计值足以满足抗拉额抗拔的要求。4.4、光伏电站自重以及屋顶承载能力分析：光伏电站所增加的自重组成以南坡屋顶为例槽钢：G1=14.5*10*25*9.8/1000=35.525kN混凝土压块：G2=51*50*9.8/1000=24.99kN太阳能电池板自重：Q1=0.117kN/㎡支架重量：G3=1619*9.8/1000=15.866kN南坡屋顶铺设光伏电站所占屋顶面